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2019-2020年高中化學(xué) 《用途廣泛的金屬材料》教案+隨堂練習(xí) 新人教版必修1 教學(xué)目標(biāo) 1.以鋼鐵、銅合金為例，認(rèn)識合金的性能及合金材料在生活中的應(yīng)用. 2.學(xué)會正確選用金屬材料的方法。 3..通過介紹金屬材料的發(fā)展歷史、重要作用和面臨的挑戰(zhàn)，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情和社會責(zé)任感，提高求知欲。 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 重點(diǎn)：1．合金的特性 2．合金材料的應(yīng)用與材料的選擇 難點(diǎn)：金屬材料的選擇 教學(xué)過程 教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動 學(xué)生活動 新課導(dǎo)入 從材料的發(fā)展史和今天的高科技材料簡介導(dǎo)入 新 知 學(xué) 習(xí) 知識回顧 1． 金屬材料包括哪些？ 2． 什么是合金？合金有哪些特性？ 學(xué)習(xí)交流 試列舉我們生活周圍的用品有哪些是金屬材料制成的。在這些材料中哪些是金屬？哪些是合金？ 知識導(dǎo)入 一．常見合金的重要應(yīng)用 合金的特性 閱讀：教材P55 歸納整理 （1）合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)都低 （2）合金的硬度和強(qiáng)度比純金屬的大，合金的密度較小 （3）合金具有不同成分金屬的特殊化學(xué)性能和機(jī)械性能 學(xué)習(xí)交流 硬鋁是Al、Cu、Mg、Si的合金，它可以用來作制造飛機(jī)的材料，與同學(xué)交流一下，這種合金的最大優(yōu)勢是什么？它的主要成分是Al，為什么不可以直接用Al來制造飛機(jī)？ 過渡 合金材料分為黑色金屬材料和有色金屬材料，其中鋼鐵是最重要的黑色金屬材料，而銅合金是人類使用最早的有色金屬。 知識導(dǎo)入 1．銅合金 學(xué)習(xí)探究 （1）人類對金屬認(rèn)識的早晚與該金屬的性質(zhì)有什么關(guān)系？ （2）銅合金的種類有哪些？ 閱讀：教材P55—56 學(xué)習(xí)交流 列舉銅合金在我們身邊有哪些應(yīng)用？ 知識導(dǎo)入 2．鋼 復(fù)習(xí)回顧 鋼和鐵有什么區(qū)別? 鐵是如何煉成鋼的？ 閱讀：教材P56 歸納整理 鋼 碳素鋼 合金鋼 低碳鋼 中碳鋼 高碳鋼 組成 元素 含碳量 性能 用途 學(xué)習(xí)探究 合金的性質(zhì)與成分有什么關(guān)系？合金中元素含量的多少對合金的性質(zhì)有何影響？ 結(jié)合鐵合金的組成和性能討論回答 知識導(dǎo)入 3．鋁合金 學(xué)習(xí)交流 說說你所知道的鋁合金有哪些用途？有哪些優(yōu)良的性能？ 思考交流 鋁合金的用途非常廣泛，但人類用鋁的歷史卻很晚，為什么？ 應(yīng)用 實(shí)踐 鋁制器具不能用來盛放醋、酸梅湯和堿水等物質(zhì)。如果盛放這些物質(zhì)的話，鋁制器具就容易被腐蝕。請你嘗試分析其中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)并寫出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式。 知識導(dǎo)入 4．金和銀 學(xué)習(xí)交流 金、銀、銅、鐵、錫合稱“五金”，而金、銀、銅則更是金屬家族中的貴族，它們曾做過貨幣，又被制作成高貴的裝飾品，同時，金牌、銀牌、銅牌又是對勝利者的獎賞。試分析它們受寵的理由。 應(yīng)用 實(shí)踐 用銅鋅合金制成的假金元寶欺騙行人的事件屢有發(fā)生。不能用于區(qū)別其真?zhèn)蔚姆椒ㄊ牵? ） Ａ．測定密度 Ｂ．放入硝酸中 Ｃ．放入鹽酸中 Ｄ．觀察外觀 知識導(dǎo)入 二． 正確選用金屬材料 活動天地 指導(dǎo)學(xué)生帶著“如何選用材料”的任務(wù)，采取小組合作的方式進(jìn)行市場調(diào)查，同時完成教材提供的“實(shí)踐活動”任務(wù)。 歸納整理 由各小組選出代表在全班交流自己的實(shí)踐體會，上一次匯報課。總結(jié)選擇材料時需要考慮的幾個方面。 板書設(shè)計 一． 常見合金的重要應(yīng)用 合金的特性 ：（1）硬度 （2）熔點(diǎn) 1． 銅合金 （1） 青銅：Cu Sn Pb （2） 黃銅：Cu Zn Sn Pb Al （3） 白銅：Cu Ni Zn Mn 2． 鋼 碳素鋼 鋼 合金鋼 鐵合金 生鐵 二．正確選用金屬材料 鞏固訓(xùn)練： 1．下列物質(zhì)中，不屬于合金的是（ ） Ａ．硬鋁 Ｂ．黃銅 Ｃ．鋼鐵 Ｄ．水銀 2. 我國古代的濕法冶金術(shù)是世界聞名的，我國在世界上最先應(yīng)用濕法冶金的金屬是（　?。? Ａ．Ｆｅ Ｂ．Ｃｕ Ｃ．Ａｇ Ｄ．Ｈｇ ３．我國在春秋戰(zhàn)國時期就懂得將白口鐵（含碳量﹥２％）經(jīng)退火熱處理得到相當(dāng)于鑄鋼的器物（如鋒利的寶劍），這一技術(shù)要比歐洲早近兩千年；白口鐵退火熱處理的主要作用是（　?。? Ａ．除硫、磷雜質(zhì) Ｂ．適當(dāng)降低了含碳量 Ｃ．摻進(jìn)合金元素　 Ｄ．改善表面的結(jié)構(gòu)性質(zhì) 4. 純鐵的熔點(diǎn)為1535℃，而高爐中煉鐵時生鐵（含碳量較高的鐵的合金）在1200℃左右就熔化了，這是因為（ ） Ａ．鐵的純度越高熔點(diǎn)越低 Ｂ．合金的熔點(diǎn)比其成分物質(zhì)的熔點(diǎn)高 Ｃ．因為形成了鐵碳合金，所以熔點(diǎn)變低　 Ｄ．在高爐中熔化的過程中發(fā)生了化學(xué)反應(yīng) 5. 含碳量在3％—4％的生鐵，因斷口呈灰色所以叫灰口鐵。此生鐵具有較好的韌性，常用于鑄造機(jī)器底座和零件。試判斷：①純鐵，②灰口鐵，③碳三種固體熔點(diǎn)從高到低的順序是（　?。? Ａ．①②③ Ｂ．③②① Ｃ．③①② Ｄ．②③① ６．用于飛機(jī)制造業(yè)的重要材料是（　　） Ａ．Ｍｇ—Ａｌ合金 Ｂ．Ｃｕ—Ｓｎ合金 Ｃ．Ａｌ—Ｓｉ合金 Ｄ．不銹鋼 7．鐵和其他元素合成的不銹鋼具有良好的防腐性能，理論上將鐵置于某些溶液處理后，鐵也不會被腐蝕，此種溶液可以是（ ） Ａ．常溫下的濃硫酸 Ｂ．氯化銅溶液 Ｃ．常溫下的稀硝酸 Ｄ．稀硫酸 8．合金是不同種金屬（也包括非金屬）在熔化狀態(tài)下形成的一種具有金屬特性的熔合物，下表中金屬難與表中其他金屬形成二元合金的元素是（ ） Fe Cu Zn Ag Au W 熔點(diǎn)（℃） 1535 1083 419.5 960.8 1063 3380 沸點(diǎn)（℃） 3000 2595 907 2212 2707 5627 Ａ．Fe Ｂ．Zn Ｃ．Ag Ｄ．W 9．現(xiàn)有一塊鋁鐵合金，欲測定其鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，切下W g合金，溶于鹽酸中，再加入過量NaOH溶液，濾出沉淀，把沉淀在空氣中充分灼燒，最后得到W g紅棕色粉末。則此合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為（ ） Ａ．20％ Ｂ．30％ Ｃ．70％ Ｄ．80％ 10．鐵是人類較早使用的金屬之一。據(jù)有關(guān)報道，目前已能冶煉出純度高達(dá)99.999 9％的鐵。 ⑴你估計它不會具有的性質(zhì)是（ ） Ａ．硬度比生鐵低 Ｂ．在潮濕的空氣中放置不易生銹 Ｃ．在冷的濃硫酸中鈍化 Ｄ．不能與鹽酸反應(yīng) ⑵純鐵的實(shí)際應(yīng)用范圍有限，人們大量使用的是鐵的合金。鋼鐵是鐵和碳的合金的總稱，其強(qiáng)度高、價格便宜、應(yīng)用廣泛。在以下關(guān)于不銹鋼和普通鋼的認(rèn)識中，你認(rèn)為正確的是（ ） Ａ．它們的組成元素是相同的 Ｂ．耐腐蝕的性能不同 Ｃ．它們都屬于鋼，因此物理性質(zhì)是一樣的 Ｄ．構(gòu)成普通鋼和不銹鋼的主要元素都是鐵，因此它們的化學(xué)性質(zhì)完全相同 11．古代的“藥金”外觀與金相似，常被誤認(rèn)為金子。它的冶煉方法如下：將ZnCO3、赤銅（Cu2O）和木炭混合加熱至800℃，得到金光閃閃的“藥金”，則藥金的主要成分是 ，有關(guān)的化學(xué)方程式是 、 、 。 12．由金屬活動性順序表可知，銅和稀硫酸不反應(yīng)，但如果向銅和稀硫酸混合液中通人氧氣（或空氣）并加熱，則銅逐漸溶解，溶液逐漸變藍(lán)色，將此溶液緩緩蒸發(fā)至出現(xiàn)晶體，即得膽礬（CuSO45H2O）。試分析這一過程中涉及的化學(xué)反應(yīng)并寫出化學(xué)方程式。 備課參考 （一） 參考答案： 1．D 2．B 3．D 4．C 5．C 6．A 7．A 8．C 9．B 10．（1）D （2）B 11．Zn Cu ；ZnCO3 =ZnO + CO2 C + 2Cu2O = 4Cu + CO2↑ C + 2ZnO = 2Zn + CO2↑ 12．2Cu + O2 + 2H2SO4 = 2CuSO4 + 2H2O CuSO4 + 5 H2O = CuSO45 H2O （二） 視野拓展 稀土元素及應(yīng)用 在元素周期表中，鑭系元素和釔稱為稀土元素（廣義的稀土也包括鈧），這是18世紀(jì)沿用下來的名稱，因為當(dāng)時認(rèn)為這些元素稀有，它們的氧化物既難溶又難熔，因而得名。稀土元素性質(zhì)相似，并在礦物中共生，難以分離。 稀土元素具有特殊的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，因而具有優(yōu)異的物理、化學(xué)、磁、光、電學(xué)性能，有著極為廣泛的用途。 1．結(jié)構(gòu)材料 在鋼鐵中加入適量稀土金屬或稀土金屬的化合物，可以使鋼得到良好的塑性、韌性、耐磨性、耐熱性、抗氧化性、抗腐蝕性等等。 2．磁性材料 稀土金屬可制成永磁材料，稀土永磁材料是本世紀(jì)60年代發(fā)展迅速的新型功能材料。如SmCO5、Sm2CO17、Sm2Fe17Nx等均為磁性能優(yōu)良的材料。稀土金屬能制成磁光存儲記錄材料，用于生產(chǎn)磁光盤等。 3．發(fā)光材料 稀土金屬的氧化物可作發(fā)光材料，如彩色電視機(jī)顯象管中使用的稀土熒光粉，使畫面亮度和色彩的鮮艷度提高許多。稀土金屬鹵化物發(fā)光材料能制成節(jié)能光源。稀土金屬還能制成固體激光材料、電致發(fā)光材料等，電致發(fā)光材料可用于大面積超薄型顯示屏。 4．貯氫材料 用稀土金屬制成的貯氫材料廣泛用于高容量充電電池的電極。 5．催化劑 在石油化工中，稀土金屬主要用作催化活性高、壽命長的分子篩型的催化劑，可以用于石油裂化、合成橡膠等工業(yè)。近年來，科學(xué)家正致力于研究用稀土金屬作為汽車尾氣凈化的催化劑。 6．超導(dǎo)材料 北京有色金屬研究總院發(fā)明的“混合稀土—鋇—銅—氧超導(dǎo)體”，為高溫超導(dǎo)體的研究和應(yīng)用開拓了新的途徑，榮獲第23屆國際發(fā)明展覽會金獎。 7．特種玻璃 在石英光導(dǎo)纖維中摻入某些稀土金屬，可大大增強(qiáng)光纖的傳輸能力。 在玻璃工業(yè)中，用稀土金屬作澄清劑、著色劑，可以使玻璃長期保持良好的透明度。玻璃中若加入某些稀土金屬的氧化物可使玻璃染成黃綠色、紫紅色、橙紅色、粉紅色等。稀土金屬化合物也常用于陶瓷的顏料。 （三）參考資料 1．《高中同步測控優(yōu)化設(shè)計》 2．《1+1輕巧奪冠》同步講解（高中新課程人教版）化學(xué)必修Ⅰ 3．《細(xì)解新教材》高中化學(xué)必修1